JP2016108367A - 半導体封止用樹脂組成物及び該樹脂組成物を用いた半導体封止方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】室温にて低粘度で流動性を有するものであって、ガラス転移温度が高く、尚且つ樹脂封止成型物の反りが抑えられる半導体封止用樹脂組成物と、樹脂封止成型後でも反りが小さい半導体の封止方法、具体的にはウエハーレベルパッケージの封止方法との提供。【解決手段】(A)シクロヘキセンオキシド基が2つ単結合した脂環式エポキシ化合物化合物である3,4,3’,4’−ジエポキシビシクロヘキシル、(B)上記(A)で示される脂環式エポキシ化合物を除く、室温で液状のエポキシ樹脂、(C)酸無水物硬化剤、(D)硬化促進剤及び(E)無機質充填材、を含有する半導体封止用樹脂組成物であって、組成物中の全エポキシ樹脂100質量部中に占める(A)成分の配合量が30〜95質量部である、半導体封止用樹脂組成物。【選択図】なし
Description
本発明は、半導体封止用樹脂組成物及び該組成物を用いた半導体封止方法に関する。
近年、半導体パッケージ等の電子部品の小型化、薄型化に伴い封止樹脂も非常に薄くなってきた。従来、半導体等の電子部品の封止は、固形エポキシ樹脂組成物を用いたトランスファー成型工法により行われてきた。しかしながら、このような薄型パッケージをトランスファー成型工法により樹脂封止した場合、狭部に樹脂を流動させる必要があるため、ワイヤ変形を起こすことが懸念される。このようなことから封止面積が大きくなると、充填不良が起きやすくなる。
そこで、近年、薄型パッケージや大面積を封止するウエハーレベルパッケージの封止では、液状エポキシ樹脂組成物を用いた圧縮成型工法が用いられるようになってきた。この圧縮成型工法に液状エポキシ樹脂組成物を使用すると、固形エポキシ樹脂組成物を使用する場合と比較して、樹脂封止成型時のエポキシ樹脂の粘度が非常に低くなるため、ワイヤ変形を起こし難く、また大面積を一括封止することが可能となることが期待される。
そこで、近年、薄型パッケージや大面積を封止するウエハーレベルパッケージの封止では、液状エポキシ樹脂組成物を用いた圧縮成型工法が用いられるようになってきた。この圧縮成型工法に液状エポキシ樹脂組成物を使用すると、固形エポキシ樹脂組成物を使用する場合と比較して、樹脂封止成型時のエポキシ樹脂の粘度が非常に低くなるため、ワイヤ変形を起こし難く、また大面積を一括封止することが可能となることが期待される。
しかしながら、大面積を一括封止する場合には、樹脂封止成型後の反りが大きな問題となる。この問題を解決するために、液状エポキシ樹脂組成物に無機充填材を大量に添加することにより、樹脂封止成型後の熱応力を低下させる手法が知られている(例えば、特許文献1〜3参照。)。このように液状エポキシ樹脂組成物に無機充填材を大量に添加すると、樹脂封止成型後の熱応力は低下するが、液状エポキシ樹脂組成物の粘度が上昇し液状組成物ではなくなる。これにより、無機充填材が大量に添加された液状エポキシ樹脂組成物は、ワイヤ変形の一種であるワイヤースイープや充填不良を起こし易く、更には製造時の樹脂供給が困難になる。
また、半導体装置の実装技術革新が促進される中で、半導体装置の高性能化、高集積化により半導体素子の発熱量が増加しており、そのためジャンクション温度が150〜175℃と高温になる。装置全体としては熱を逃がしやすい構造がとられているが、封止樹脂自身にも耐熱特性が求められている(特許文献4)。
従って、圧縮成型工法により電子部品を封止するエポキシ樹脂組成物に関して、無機充填材を多く含有できると同時に高流動性を有し、樹脂封止成型後の反りが小さく、且つ、高耐熱性を有する液状エポキシ樹脂組成物が望まれている。
従って、圧縮成型工法により電子部品を封止するエポキシ樹脂組成物に関して、無機充填材を多く含有できると同時に高流動性を有し、樹脂封止成型後の反りが小さく、且つ、高耐熱性を有する液状エポキシ樹脂組成物が望まれている。
従って、本発明は、室温にて低粘度で流動性を有するものであって、ガラス転移温度が高く、尚且つ樹脂封止成型物の反りが抑えられる半導体封止用樹脂組成物と、樹脂封止成型後でも反りが小さい半導体の封止方法、具体的にはウエハーレベルパッケージの封止方法とを提供することを目的とする。
斯かる実状に鑑み、本発明者は、鋭意研究を行った結果、上記目的を達成する半導体封止用樹脂組成物を見出し本発明を完成した。
即ち、本発明は次のものである。
<1>
(A)下記式(1)で表される脂環式エポキシ化合物
即ち、本発明は次のものである。
<1>
(A)下記式(1)で表される脂環式エポキシ化合物
(B)式(1)で示される脂環式エポキシ化合物を除く、室温で液状のエポキシ樹脂
(C)酸無水物硬化剤
(D)硬化促進剤 及び
(E)無機質充填材
を含有する半導体封止用樹脂組成物であって、組成物中の全エポキシ樹脂100質量部中に占める(A)成分の配合量が30〜95質量部である、半導体封止用樹脂組成物。
<2>
前記(B)成分が、シロキサン結合を有さない液状エポキシ樹脂であることを特徴とする<1>記載の半導体封止用樹脂組成物。
前記(B)成分が、シロキサン結合を有さない液状エポキシ樹脂であることを特徴とする<1>記載の半導体封止用樹脂組成物。
<3>
前記(B)成分が、液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂、液状ビスフェノールF型エポキシ樹脂、液状ナフタレン型エポキシ樹脂、および液状アミノフェノール型エポキシ樹脂、液状水添ビスフェノール型エポキシ樹脂、液状アルコールエーテル型エポキシ樹脂、液状環状脂肪族型エポキシ樹脂、液状フルオレン型エポキシ樹脂及び下記式(2)
前記(B)成分が、液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂、液状ビスフェノールF型エポキシ樹脂、液状ナフタレン型エポキシ樹脂、および液状アミノフェノール型エポキシ樹脂、液状水添ビスフェノール型エポキシ樹脂、液状アルコールエーテル型エポキシ樹脂、液状環状脂肪族型エポキシ樹脂、液状フルオレン型エポキシ樹脂及び下記式(2)
(式中、nはn≧2、Qは炭素数1〜30のn価の炭化水素基、エーテル結合、エステル結合、カーボネート結合、アミド結合、カルボニル基及びシクロヘキセンオキシド残基から選ばれる少なくとも1種の有機基である)
で示される液状脂環式エポキシ樹脂、からなる群より選択される少なくとも1種の液状エポキシ樹脂であることを特徴とする<1>または<2>記載の半導体封止用樹脂組成物。
で示される液状脂環式エポキシ樹脂、からなる群より選択される少なくとも1種の液状エポキシ樹脂であることを特徴とする<1>または<2>記載の半導体封止用樹脂組成物。
<4>
式(2)中のQが2価の炭化水素基及びエステル結合を含むことを特徴とする<3>記載の半導体封止用樹脂組成物。
式(2)中のQが2価の炭化水素基及びエステル結合を含むことを特徴とする<3>記載の半導体封止用樹脂組成物。
<5>
(E)成分が組成物中に80〜95質量部含有される<1>記載の半導体封止用樹脂組成物。
(E)成分が組成物中に80〜95質量部含有される<1>記載の半導体封止用樹脂組成物。
<6>
(C)成分が室温で液状である<1>記載の半導体封止用樹脂組成物。
<7> 硬化させて得られる硬化物のガラス転移温度が170℃以上300℃以下であることを特徴とする<1>から<6>のいずれか記載の半導体封止用樹脂組成物。
(C)成分が室温で液状である<1>記載の半導体封止用樹脂組成物。
<7> 硬化させて得られる硬化物のガラス転移温度が170℃以上300℃以下であることを特徴とする<1>から<6>のいずれか記載の半導体封止用樹脂組成物。
<8>
<1>〜<7>のいずれか記載の半導体封止用樹脂組成物を用い、圧縮成型工法によって封止することを特徴とするウエハーレベルパッケージの封止方法。
<1>〜<7>のいずれか記載の半導体封止用樹脂組成物を用い、圧縮成型工法によって封止することを特徴とするウエハーレベルパッケージの封止方法。
本発明の樹脂組成物は、室温において無機充填材を大量に含有しても低粘度で流動性を有するため、種々の半導体封止に適している。また得られた硬化物は、ガラス転移温度が高く、尚且つ樹脂封止成型物の反りが抑えられる。
以下、本発明を詳細に説明する。尚、本発明において、特に記述がない限り、「室温」とは、25℃から35℃の範囲内の温度のことを示す。
[(A)成分]
(A)成分は、下記式(1)で表される脂環式エポキシ化合物である。該脂環式エポキシ化合物であれば、本発明において特に制限なく用いることができる。
[(A)成分]
(A)成分は、下記式(1)で表される脂環式エポキシ化合物である。該脂環式エポキシ化合物であれば、本発明において特に制限なく用いることができる。
該脂環式エポキシ化合物は、脂環式エポキシ基であるシクロヘキセンオキシド基が2つ単結合した化合物であり、それぞれのシクロヘキセンオキシドは、脂肪族環と、該脂肪族環の隣接する2つの炭素原子と酸素原子とで構成されるエポキシ基とから構成される。すなわち、3,4,3’,4’−ジエポキシビシクロヘキシルであり、市販品としては、商品名「セロキサイド8000」(ダイセル化学工業(株)製)がある。
(A)成分の脂環式エポキシ化合物含有量は、全エポキシ樹脂の合計量100質量部中に30〜95質量部、好ましくは40〜90質量部、更に好ましくは50〜90質量部である。(A)成分の含有量が30質量部未満であると、エポキシ樹脂組成物の混練ができなくなったり、ガラス転移温度の低下が発生したりする。また、(A)成分の含有量が95質量部を越えると、樹脂が脆くなり成型時にクラックの原因となる。また、(A)成分は、樹脂組成物に対して、0.5〜7.5質量%含有することが好ましく、特に好ましくは0.5〜5質量%、更に好ましくは1.0〜4.5質量%である。
[(B)成分]
本発明において用いる(B)成分は、式(1)で示される脂環式エポキシ化合物を除く、室温(25℃)で液状のエポキシ樹脂である。例としては、液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂、液状ビスフェノールF型エポキシ樹脂、液状ナフタレン型エポキシ樹脂、および液状アミノフェノール型エポキシ樹脂、液状水添ビスフェノール型エポキシ樹脂、液状アルコールエーテル型エポキシ樹脂、液状環状脂肪族型エポキシ樹脂、液状フルオレン型エポキシ樹脂及び下記一般式(2)
本発明において用いる(B)成分は、式(1)で示される脂環式エポキシ化合物を除く、室温(25℃)で液状のエポキシ樹脂である。例としては、液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂、液状ビスフェノールF型エポキシ樹脂、液状ナフタレン型エポキシ樹脂、および液状アミノフェノール型エポキシ樹脂、液状水添ビスフェノール型エポキシ樹脂、液状アルコールエーテル型エポキシ樹脂、液状環状脂肪族型エポキシ樹脂、液状フルオレン型エポキシ樹脂及び下記一般式(2)
(式中、nはn≧2、Qは炭素数1〜30のn価の炭化水素基、エーテル結合、エステル結合、カーボネート結合、アミド結合、カルボニル基及びシクロヘキセンオキシド残基から選ばれる少なくとも1種の有機基である)
で示される液状脂環式エポキシ樹脂が挙げられ、これらエポキシ樹脂は、単独でも2種以上を組合せて用いてもよい
で示される液状脂環式エポキシ樹脂が挙げられ、これらエポキシ樹脂は、単独でも2種以上を組合せて用いてもよい
上記一般式(2)における炭化水素基としては、炭素数が1〜30の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基、2価の脂環式炭化水素基等が挙げられる。炭素数が1〜30の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、メチルメチレン基、ジメチルメチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基等が挙げられる。また、2価の脂環式炭化水素基としては、例えば、1,2−シクロペンチレン基、1,3−シクロペンチレン基、シクロペンチリデン基、1,2−シクロヘキシレン基、1,3−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキシレン基、シクロヘキシリデン基等の2価のシクロアルキレン基(シクロアルキリデン基を含む)等が挙げられる。
上記一般式(2)で示される液状脂環式エポキシ樹脂の代表的な例としては、下記式(I−1)〜(I−9)で表される化合物等が挙げられる。
上記一般式(2)で示される液状脂環式エポキシ樹脂の代表的な例としては、下記式(I−1)〜(I−9)で表される化合物等が挙げられる。
(上記式中、l、m及びn1〜n6はそれぞれ1〜30の整数を表す。また、Rは炭素数1〜8のアルキレン基であり、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、イソブチレン基、s−ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基等の直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基が挙げられる。)
これらの化合物として、例えば、商品名「セロキサイド2021P」、「セロキサイド2081」((株)ダイセル製)等の市販品が挙げられる。
(B)成分の液状エポキシ樹脂の含有量は、全エポキシ樹脂の合計量100質量部中に5〜70質量部が好ましく、特に10〜60質量部、更に10〜50質量部とすることが好ましい。
これらの化合物として、例えば、商品名「セロキサイド2021P」、「セロキサイド2081」((株)ダイセル製)等の市販品が挙げられる。
(B)成分の液状エポキシ樹脂の含有量は、全エポキシ樹脂の合計量100質量部中に5〜70質量部が好ましく、特に10〜60質量部、更に10〜50質量部とすることが好ましい。
[(C)成分]
本発明に使用する(C)成分の酸無水物硬化剤は、エポキシ樹脂成分を硬化できるものであれば特に限定されない。好ましくは、室温で液状、又は(A)成分に溶解して液状になるものがよい。(C)成分としては例えば、3,4−ジメチル−6−(2−メチル−1−プロぺニル)−1,2,3,6−テトラヒドロ無水フタル酸、1−イソプロピル−4−メチル−ビシクロ[2.2.2]オクト−5−エン−2、3−ジカルボン酸無水物、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、ピロメリット酸二無水物、マレイン化アロオシメン、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラビスベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、(3、4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4―ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物などが挙げられ、これらは単独でまたは2種以上を組合せて使用できる。
本発明に使用する(C)成分の酸無水物硬化剤は、エポキシ樹脂成分を硬化できるものであれば特に限定されない。好ましくは、室温で液状、又は(A)成分に溶解して液状になるものがよい。(C)成分としては例えば、3,4−ジメチル−6−(2−メチル−1−プロぺニル)−1,2,3,6−テトラヒドロ無水フタル酸、1−イソプロピル−4−メチル−ビシクロ[2.2.2]オクト−5−エン−2、3−ジカルボン酸無水物、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、ピロメリット酸二無水物、マレイン化アロオシメン、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラビスベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、(3、4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4―ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物などが挙げられ、これらは単独でまたは2種以上を組合せて使用できる。
(C)成分の含有量は、(A)成分と(B)成分とを硬化させるのに有効な量であり、エポキシ樹脂中のエポキシ基に対する硬化剤中の酸無水物基(−CO−O−CO−)から誘導されるカルボン酸基の当量比が0.5〜1.5の範囲になるように選択することが好適である。上記下限未満では、未反応のエポキシ基が残存することで、ガラス転移温度が低下し、更には密着性も低下するおそれがある。前記上限値を越える場合は、硬化物が硬く脆くなるためリフロー時又は温度サイクル試験時にクラックが発生するおそれがある。
[(D)成分]
また、本発明に使用する(D)成分である硬化促進剤は、エポキシ樹脂と硬化剤との硬化反応を促進させるために添加するものである。(D)成分は、この硬化反応を促進させるものであれば特に制限はなく、例えば、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ(p−メチルフェニル)ホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィン、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、テトラフェニルホスフィン・テトラフェニルホレートなどのリン系化合物;トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7などの第3級アミン化合物;2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾールなどのイミダゾール化合物を挙げることができる。
また、本発明に使用する(D)成分である硬化促進剤は、エポキシ樹脂と硬化剤との硬化反応を促進させるために添加するものである。(D)成分は、この硬化反応を促進させるものであれば特に制限はなく、例えば、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ(p−メチルフェニル)ホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィン、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、テトラフェニルホスフィン・テトラフェニルホレートなどのリン系化合物;トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7などの第3級アミン化合物;2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾールなどのイミダゾール化合物を挙げることができる。
硬化促進剤の量は、エポキシ樹脂と硬化剤との硬化反応を促進させるために有効な量であり、好ましくは、(A)成分、(B)成分及び(C)成分の合計100質量部に対して0.1〜15質量部、特に好ましくは0.5〜10質量部、更に好ましくは1〜10質量部である。
[(E)成分]
また、本発明に使用する(E)成分である無機質充填材は、樹脂封止成型後の反りを抑制するために添加する。無機質充填材としては、例えば、溶融シリカ、結晶性シリカ、クリストバライト等のシリカ類;アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、酸化チタン、ガラス繊維及び酸化マグネシウムが挙げられる。これら無機質充填材の平均粒径及び形状は用途に応じて適宜選択される。例えば、樹脂組成物の熱膨張係数をシリコンに近い熱膨張係数とするためには、無機質充填材として溶融シリカを用いるのが好適であり、その形状は球状が好適である。
また、本発明に使用する(E)成分である無機質充填材は、樹脂封止成型後の反りを抑制するために添加する。無機質充填材としては、例えば、溶融シリカ、結晶性シリカ、クリストバライト等のシリカ類;アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、酸化チタン、ガラス繊維及び酸化マグネシウムが挙げられる。これら無機質充填材の平均粒径及び形状は用途に応じて適宜選択される。例えば、樹脂組成物の熱膨張係数をシリコンに近い熱膨張係数とするためには、無機質充填材として溶融シリカを用いるのが好適であり、その形状は球状が好適である。
これらの無機質充填材は、120℃、2.1気圧でサンプル5g/水50gの抽出条件で抽出される不純物の濃度がクロールイオン10ppm以下及びナトリウムイオン10ppm以下であることが、半導体装置の耐湿特性の点で好適である。
なお、無機質充填材は、エポキシ樹脂と無機質充填材との結合強度を強くするため、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤などのカップリング剤で予め表面処理されたものが好ましい。このようなカップリング剤としては、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシシラン;N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン;γ−メルカプトシラン等のメルカプトシランが挙げられる。カップリング剤の配合量及び表面処理方法については、特に制限されるものではない。
無機質充填材の配合量は、樹脂組成物全体の80〜95質量%、好ましくは86〜95質量%、更に好ましくは86〜94.5質量%である。無機質充填材の配合量が80質量%より低くなる場合は、樹脂組成物の熱膨張係数が大きくなるため封止後の成型品の反りが大きくなることがある。また、無機質充填材の配合量が95質量%より大きくなる場合は成型時の流動性が著しく低下することがある。
[その他の添加剤]
本発明の樹脂組成物は、所定量の上記(A)〜(E)成分を配合することによって得られるが、その他の添加剤については、必要に応じて本発明の目的及び効果を損なわない範囲で添加できる。かかる添加剤としては、例えば、離型剤、難燃剤、イオントラップ剤、酸化防止剤、接着付与剤、低応力剤及び着色剤が挙げられる。
本発明の樹脂組成物は、所定量の上記(A)〜(E)成分を配合することによって得られるが、その他の添加剤については、必要に応じて本発明の目的及び効果を損なわない範囲で添加できる。かかる添加剤としては、例えば、離型剤、難燃剤、イオントラップ剤、酸化防止剤、接着付与剤、低応力剤及び着色剤が挙げられる。
離型剤は、金型からの離形性を向上させる目的で添加される。該離型剤としては、例えば、カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、ポリエチレン、酸化ポリエチレン、ポリプロピレン、モンタン酸、モンタン酸と飽和アルコール、2−(2−ヒドロキシエチルアミノ)エタノール、エチレングリコール、グリセリン等とのエステル化合物であるモンタンワックス;ステアリン酸、ステアリン酸エステル、ステアリン酸アミド等の公知のものを全て使用することができる。
難燃剤は、難燃性を付与する目的で添加される。該難燃剤としては特に制限されず公知のものを全て使用することがでる。例えば、ホスファゼン化合物、シリコーン化合物、モリブデン酸亜鉛担持タルク、モリブデン酸亜鉛担持酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム及び酸化モリブデンを使用することができる。
イオントラップ剤は、樹脂組成物中に含まれるイオン不純物を捕捉し、熱劣化や吸湿劣化を防ぐ目的で添加される。イオントラップ剤としては、特に制限されず公知のものを全て使用することができ、例えば、ハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス化合物及び希土類酸化物等を使用してもよい。
これらの添加剤の配合量は樹脂組成物の使用目的により相違するが、通常は、樹脂組成物全体の10質量%以下の配合量が好ましい。
これらの添加剤の配合量は樹脂組成物の使用目的により相違するが、通常は、樹脂組成物全体の10質量%以下の配合量が好ましい。
[樹脂組成物の製造方法]
本発明の樹脂組成物は、次に示されるような方法で製造することができる。
例えば、(A)脂環式エポキシ樹脂、(B)液状エポキシ樹脂、(C)酸無水物硬化剤、(D)硬化促進剤及び(E)無機充填材を同時に又は別々に必要により加熱処理を行いながら混合し、撹拌、溶解及び/又は分散させることにより、上記(A)〜(E)成分の樹脂組成物を得る。好ましくは、(A)〜(C)成分及び(E)成分の混合物に(D)成分を添加し、撹拌、溶解及び/又は分散させることにより(A)〜(E)成分の樹脂組成物を得るのがよい。また、使用用途によって、(A)〜(E)成分の樹脂組成物に、上述したその他の添加剤である接着助剤、可撓性付与剤、離型剤、難燃剤及びイオントラップ剤等の添加剤のうち少なくとも1種類を添加して混合して、樹脂組成物を得てもよい。各成分は単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
本発明の樹脂組成物は、次に示されるような方法で製造することができる。
例えば、(A)脂環式エポキシ樹脂、(B)液状エポキシ樹脂、(C)酸無水物硬化剤、(D)硬化促進剤及び(E)無機充填材を同時に又は別々に必要により加熱処理を行いながら混合し、撹拌、溶解及び/又は分散させることにより、上記(A)〜(E)成分の樹脂組成物を得る。好ましくは、(A)〜(C)成分及び(E)成分の混合物に(D)成分を添加し、撹拌、溶解及び/又は分散させることにより(A)〜(E)成分の樹脂組成物を得るのがよい。また、使用用途によって、(A)〜(E)成分の樹脂組成物に、上述したその他の添加剤である接着助剤、可撓性付与剤、離型剤、難燃剤及びイオントラップ剤等の添加剤のうち少なくとも1種類を添加して混合して、樹脂組成物を得てもよい。各成分は単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
本発明の樹脂組成物の製造においては、混合、撹拌及び分散を行う装置については、特に限定されない。具体的には、例えば、撹拌及び加熱装置を備えた擂潰機、2本ロールミル、3本ロールミル、ボールミル、プラネタリーミキサー、又はマスコロイダーを用いることができ、これらの装置を適宜組み合わせて使用してもよい。このようにして得られる本発明の半導体封止用樹脂組成物は、従来採用されている成形法、例えばトランスファー成形、コンプレッション成形、インジェクション成形又は注型法を利用して行うことができる。
これらの成形法を利用する場合、熱硬化性組成物である本発明の半導体封止用樹脂組成物の成形条件は、成形温度120〜150℃、加熱時間45〜600秒間が望ましく、成形後のポストキュアーを150〜200℃で2〜16時間行うことが望ましい。
このような成形法により成形された本発明の半導体封止用樹脂組成物の硬化物は、ガラス転移温度が170℃以上300℃以下、好ましくは180℃以上250℃以下、更に好ましくは200℃以上230以下となる。
このようにして得られた本発明の半導体封止用樹脂組成物は、樹脂封止成形時の流動性が高く挟部への充填不良を抑制でき、熱硬化後の耐熱性が高く、熱膨張係数も小さいことから、ウエハー上に成形した樹脂封止の反りを小さくすることができる。
以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。なお、各例中の部はいずれも質量部である。実施例1〜15については、表1に示す成分を同表に示す割合で配合し、比較例1〜10については、表2に示す成分を同表に示す割合で配合し、3本ロールで均一に混練することにより、半導体封止用樹脂組成物を得た。なお、実施例および比較例で使用した材料は以下の通りである。なお、表1及び表2中、量は質量部を示す。
[使用成分]
(A)脂環式エポキシ化合物(単結合)
脂環式エポキシ化合物(A):下記(1)式で表わされる脂環式エポキシ化合物(セロキサイド8000:ダイセル株式会社製)
(A)脂環式エポキシ化合物(単結合)
脂環式エポキシ化合物(A):下記(1)式で表わされる脂環式エポキシ化合物(セロキサイド8000:ダイセル株式会社製)
(B)液状エポキシ樹脂
(1)液状エポキシ樹脂(B1):ナフタレン型エポキシ樹脂(HP4032D:DIC社製)
(2)液状エポキシ樹脂(B2):3官能型エポキシ樹脂(EP630:三菱化学社製)
(3)液状エポキシ樹脂(B3):ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エピコート828:三菱化学社製)
(4)液状エポキシ樹脂(B4):ビスフェノールF型エポキシ樹脂(YDF−8125:新日鐵化学社製)
(5)液状エポキシ樹脂(B5):下記式(I−1)で表される脂環式エポキシ化合物(セロキサイド2021P:ダイセル株式会社製)
(1)液状エポキシ樹脂(B1):ナフタレン型エポキシ樹脂(HP4032D:DIC社製)
(2)液状エポキシ樹脂(B2):3官能型エポキシ樹脂(EP630:三菱化学社製)
(3)液状エポキシ樹脂(B3):ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エピコート828:三菱化学社製)
(4)液状エポキシ樹脂(B4):ビスフェノールF型エポキシ樹脂(YDF−8125:新日鐵化学社製)
(5)液状エポキシ樹脂(B5):下記式(I−1)で表される脂環式エポキシ化合物(セロキサイド2021P:ダイセル株式会社製)
(C)酸無水物硬化剤
(1)酸無水物硬化剤(C1):(リカシッドMH:新日本理化社製)
(2)酸無水物硬化剤(C2):(リカシッドMH700:新日本理化社製)
(D)硬化促進剤:マイクロカプセル型潜在性硬化促進剤(ノバキュアHX3088:旭化成イーマテリアルズ株式会社製)
(E)無機充填材:平均粒径14μm の溶融球状シリカ(龍森社製)
(F)その他の成分
(1)シランカップリング剤(γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、KBM−403:信越化学社製)
(2)顔料(三菱カーボン3230MJ:三菱化学社製)
(1)酸無水物硬化剤(C1):(リカシッドMH:新日本理化社製)
(2)酸無水物硬化剤(C2):(リカシッドMH700:新日本理化社製)
(D)硬化促進剤:マイクロカプセル型潜在性硬化促進剤(ノバキュアHX3088:旭化成イーマテリアルズ株式会社製)
(E)無機充填材:平均粒径14μm の溶融球状シリカ(龍森社製)
(F)その他の成分
(1)シランカップリング剤(γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、KBM−403:信越化学社製)
(2)顔料(三菱カーボン3230MJ:三菱化学社製)
[評価]
得られた各組成物について、以下に示す評価方法により試験を行った。
(1)粘度
各組成物について、JIS Z8803に準じ、25℃の測定温度で、E型粘度計を用いて、試料をセットして2分後の値を測定した。
得られた各組成物について、以下に示す評価方法により試験を行った。
(1)粘度
各組成物について、JIS Z8803に準じ、25℃の測定温度で、E型粘度計を用いて、試料をセットして2分後の値を測定した。
(2)ガラス転移温度の測定
実施例及び比較例において作製した硬化物を、5x5x15mmの試験片にそれぞれを加工した後、それらの試験片を熱膨張計TMA8140C(株式会社リガク社製)にセットした。そして、昇温プログラムを昇温5℃/分に設定し、19.6mNの一定荷重が加わるように設定した後、25℃から300℃までの間で試験片の寸法変化を測定した。この寸法変化と温度との関係をグラフにプロットした。このようにして得られた寸法変化と温度とのグラフから、下記に説明するガラス転移温度の決定方法により、実施例及び比較例におけるガラス転移温度を求めて表1に示した。
実施例及び比較例において作製した硬化物を、5x5x15mmの試験片にそれぞれを加工した後、それらの試験片を熱膨張計TMA8140C(株式会社リガク社製)にセットした。そして、昇温プログラムを昇温5℃/分に設定し、19.6mNの一定荷重が加わるように設定した後、25℃から300℃までの間で試験片の寸法変化を測定した。この寸法変化と温度との関係をグラフにプロットした。このようにして得られた寸法変化と温度とのグラフから、下記に説明するガラス転移温度の決定方法により、実施例及び比較例におけるガラス転移温度を求めて表1に示した。
(ガラス転移温度の決定方法)
図1において、変曲点の温度以下で寸法変化−温度曲線の接線が得られる任意の温度2点をT1及びT2とし、変曲点の温度以上で同様の接線が得られる任意の温度2点をT1’及びT2’とした。T1及びT2における寸法変化をそれぞれD1及びD2として、点(T1、D1)と点(T2、D2)とを結ぶ直線と、T1’及びT2’における寸法変化をそれぞれD1’及びD2’として、点(T1’、D1’)と点(T2’、D2’)とを結ぶ直線との交点をガラス転移温度(Tg)とした。
図1において、変曲点の温度以下で寸法変化−温度曲線の接線が得られる任意の温度2点をT1及びT2とし、変曲点の温度以上で同様の接線が得られる任意の温度2点をT1’及びT2’とした。T1及びT2における寸法変化をそれぞれD1及びD2として、点(T1、D1)と点(T2、D2)とを結ぶ直線と、T1’及びT2’における寸法変化をそれぞれD1’及びD2’として、点(T1’、D1’)と点(T2’、D2’)とを結ぶ直線との交点をガラス転移温度(Tg)とした。
(3)熱膨張係数(CTE1)
ガラス転移温度の測定時の条件において得られた温度と試験片の寸法変化の測定データの関係から、熱膨張係数を算出した。
ガラス転移温度の測定時の条件において得られた温度と試験片の寸法変化の測定データの関係から、熱膨張係数を算出した。
(4)反り測定
液状樹脂組成物のコンプレッション成型後の反り測定は、ウエハー8インチ/200μm厚を使用し、アピックヤマダ社製ウエハーモールド(MZ407−1)にて樹脂厚みを400μmに設定し、コンプレッション時間600秒で120℃にて成型した後、180℃/1時間にて完全硬化(ポストキュアー)させて、反りを確認した。反りの測定方法としては、室温にて成型物を水平な場所に置き成型物の高さ方向の変位を測定し、最も変位差の大きい数値を読み取ることによって求めた。結果を表1に記載した。
液状樹脂組成物のコンプレッション成型後の反り測定は、ウエハー8インチ/200μm厚を使用し、アピックヤマダ社製ウエハーモールド(MZ407−1)にて樹脂厚みを400μmに設定し、コンプレッション時間600秒で120℃にて成型した後、180℃/1時間にて完全硬化(ポストキュアー)させて、反りを確認した。反りの測定方法としては、室温にて成型物を水平な場所に置き成型物の高さ方向の変位を測定し、最も変位差の大きい数値を読み取ることによって求めた。結果を表1に記載した。
Claims (8)
- (A)下記式(1)で表される脂環式エポキシ化合物
(B)式(1)で示される脂環式エポキシ化合物を除く、室温で液状のエポキシ樹脂
(C)酸無水物硬化剤
(D)硬化促進剤 及び
(E)無機質充填材
を含有する半導体封止用樹脂組成物であって、組成物中の全エポキシ樹脂100質量部中に占める(A)成分の配合量が30〜95質量部である、半導体封止用樹脂組成物。 - 前記(B)成分が、シロキサン結合を有さない液状エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項1記載の半導体封止用樹脂組成物。
- 前記(B)成分が、液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂、液状ビスフェノールF型エポキシ樹脂、液状ナフタレン型エポキシ樹脂、および液状アミノフェノール型エポキシ樹脂、液状水添ビスフェノール型エポキシ樹脂、液状アルコールエーテル型エポキシ樹脂、液状環状脂肪族型エポキシ樹脂、液状フルオレン型エポキシ樹脂及び下記式(2)
(式中、nはn≧2、Qは炭素数1〜30のn価の炭化水素基、エーテル結合、エステル結合、カーボネート結合、アミド結合、カルボニル基及びシクロヘキセンオキシド残基から選ばれる少なくとも1種の有機基である)
で示される液状脂環式エポキシ樹脂、からなる群より選択される少なくとも1種の液状エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項1または2記載の半導体封止用樹脂組成物。 - 式(2)中のQが2価の炭化水素基及びエステル結合を含むことを特徴とする請求項3記載の半導体封止用樹脂組成物。
- (E)成分が組成物中に80〜95質量部含有される請求項1記載の半導体封止用樹脂組成物。
- (C)成分が室温で液状である請求項1記載の半導体封止用樹脂組成物。
- 硬化させて得られる硬化物のガラス転移温度が170℃以上300℃以下であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項記載の半導体封止用樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれか1項記載の半導体封止用樹脂組成物を用い、圧縮成型工法によって封止することを特徴とするウエハーレベルパッケージの封止方法。
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